三、东北装备制造业的发展方向和科技支撑的重点领域

三、东北装备制造业的发展方向和科技支撑的重点领域

按照国民经济行业分类,装备制造业包括金属制品业、普通机械制造业、专用机械制造业、交通运输设备制造业、电气机械制造业、仪器仪表及办公用品设备制造业、电子通信设备制造业七大类。从行业构成来看,东北装备制造业包括上述全部七大行业。本项研究围绕东北地区具有明显优势的机床、发电设备、重型机械、铁路客货运输、船舶、飞机、汽车及零部件、精密仪器仪表、机器人等行业发展任务、产品发展方向和需要突破的关键技术,提出了东北装备制造业科技支撑的重点领域。

(一)机床行业

1.我国机床行业的发展现状。

机床工业是装备制造业的基础。20世纪90年代以来,数控机床已成为装备制造业的主流装备,一个国家机床工业所能提供的数控机床的数量、品种、水平、应用范围是衡量国家综合实力的主要标志之一。改革开放以来,我国机床工业坚持自主开发与引进技术相结合的方针,充分利用国家宏观经济的有利环境,并得到国家产业政策的支持,在市场经济体制不断完善的条件下,积极参与市场竞争,取得了较大进步。我国的数控机床在产品种类、技术水平、质量和产量方面都取得了很大的发展,在一些关键技术方面也取得了重要的突破。

目前,我国机床品种超过4000种,数控机床的可供品种已经达到1500种左右,每年开发新产品近300种。国产数控金属切削机床产量1998年为7087台,2002年为24803台,增长了2.5倍。2003年为36813台,与上年同期相比增长了47.7%。国产数控金切机床在国内数控机床市场的占有率,按产量计达到57%左右,按销售额计约为30%。根据机床工具工业重点联系企业的统计,金属切削机床的产值数控化率从1996年的23.11%增加到2003年的33%,数控金切机床产值比上年增长56.4%。

我国生产的经济型数控机床不但在品种数量上有了很大发展,而且产品的成熟度也较高,基本占据了国内市场。普及型数控机床是我国与国外厂家竞争的焦点,国产的与国外的相比性能尚有一定差距。对于全功能高档数控机床,近几年我国在一些品种上,如国外一直对我国禁运和限制的五轴联动数控龙门镗铣床,五轴联动数控车削中心,虚拟轴机床等,是造船、电力、航空等行业急需的关键设备,不但自主开发研制超过20种,而且作为成熟商品走向市场。此外,用于三峡水电机组加工的16米数控铣床和用于神舟载人飞船燃烧室零件加工的特殊铣床,新型特殊材料导弹头的内外圆磨床,飞机大梁加工用的双龙门四主轴高速控铣床,还有具备国际最新技术的并联机床(虚拟轴机床)等都具有自主产权,使用效果很好。但从总体上看,我国机床行业存在不少问题,主要有以下两个方面:

一是数控化水平低。目前我国生产产值数控化还不到40%,消费值数控化率还不到50%,而发达国家大多在70%左右,金切机床的数控化率不到10%,高档次的数控机床及配套部件只能靠进口。国产数控系统MTBF可靠性超过1万小时,但国际上先进企业数控系统MTBF已达8万小时,国产数控车床、加工中心MTBF虽然最高可达到500小时,但国际上先进水平已达800小时。定位精度与国外先进水平有较大的差距。

二是功能部件跟不上。功能部件是数控机床的重要组成部分,占整机成本的60%左右,其技术水平高低、性能的优劣以及整体的社会配套水平,都直接决定和影响着数控机床整机的技术水平和性能,也制约主机的生产成本。相对数控机床主机来说,我国功能部件生产企业发展更加滞后,目前我国功能部件生产企业规模普遍较小,布局分散,有些还依附主机厂或研究所,从整体上看,我国功能部件品种少,产业化程度低,精度指标和性能指标不过关,只能满足中低档数控机床的配套需要。

2.东北地区机床行业在同业中的地位。

在全国机床工业中,东北地区机床行业占有极为重要的位置,仅6家主要企业(大连、沈阳、齐一、齐二、哈量、哈一工) 2003年的产品销售收入就占到全行业总销售收入的15.1%。其中,沈阳、大连两大机床集团2003年的数控金切机床产量占到全国数控金切机床总量的12%,根据2004 年1~2月份的统计,东北上述6家企业占全国机床工具相关行业工业总产值的28.1%。

在全国机床行业中,大连、沈阳两大机床集团的产品销售收入遥遥领先,稳居冠军、亚军地位。大连机床集团还连续获得全行业“产品销售收入”、“数控机床产值”、“出口创汇”及“精心创品牌”等四项“十佳企业”,在承担重大高技术加工装备方面,齐齐哈尔第二机床大型数控镗铣床占全国市场份额的50%以上,大型机械压力机也位居全国第二。齐齐哈尔第一机床厂为电站行业提供的车镗床专机、最近开发的为造船工业提供的数控多轴联动重型车床、核燃料的处理装备都是国内自主品牌佳作。大连机床集团的高档加工中心,虚拟轴机床都是数控机床中的精品,哈尔滨量具刃具厂自主开发的齿轮检查仪,表面光洁度仪也属于世界先进水平,与哈工大合作开发的虚拟机床属于当代最新原理加工设备,已成功应用于汽轮机叶片的加工生产,生产技术水平在本行业中处于领先水平。

3.我国暨东北机床行业与国际先进水平的差距。

(1)机床行业的技术水平及发展趋势。目前,高速、精密、复合、环保以及五轴联动等技术已成为国际机床行业发展追求的目标,同时也是机床行业先进技术的主要标志。具有这些技术性能的数控机床产品被称为高档数控机床,另外有一些重型的数控机床产品也在高档数控机床之列。以发达国家德国、日本、美国、意大利、瑞士等机床行业推出的产品为其中的代表。

以数控铣镗床和加工中心为例,主轴的最高转速为150000r/min(日本北村机械的超高速加工中心),根据不同型式规格和加工能力有所区别,一般在8000~60000r/min之间。快速移动速度最高为208m/min(日本MAZAK的F3-660L高速卧式加工中心),大多数在20~120m/min不等。进给加速度达2.5~3.2g的机床大量出现。刀对刀(T-T)最快换刀时间为0.5s(德国GILDEMEISTER公司的CTV200/250型立式车削中心),小于1s的加工中心也为数不少。

定位精度和重复定位精度的误差值在0.002mm和0.0015mm以下(日本YASDA公司的YMT-10T卧式加工中心,日本MAZAK公司的F3-660L卧式加工中心,瑞士MIKRON公司的HSM800立式加工中心等)的是当今国际机床高精度的代表。

将车、铣、钻、镗、攻丝、滚齿、磨削等多功能多工序加工集于一台机床,已成为了产品复合化的发展趋势(日本MAZAK和瑞士TORNOS等公司均已有此类产品推出)。

环保型产品也陆续问世,许多厂商在第八届北京机床展览会展出了具有环保功能的加工中心,将加工部位严格密封,设油、液、切削分别回收装置,大大减少了对操作者、工作环境及大气的污染。

五轴联动机床和五轴联动技术在国外已大量应用,不仅扩大了加工范围,也是航天与高技术领域必需的重要设备。

(2)我国暨东北地区机床行业的主要技术差距。与国际先进水平相比,我国机床行业还存在着相当大的差距。国外先进技术首先体现在“高速”,高速不是一个简单的高主轴转速和高移动速度的概念,国产高速加工中心,无论在技术参数上,还是在各种动态性能指标上,与国外同类产品均存在一定差距。有些产品,如直线电机还没有在机床上进入实用阶段。在高速切削方面,国外已有配有高速(电主轴)及低速(齿轮传动主轴)两个主轴,分别用于低速、大扭矩和高速切削。并提高轴承的D.n值,改进轴承润滑、在轴承轨道上用铬钛铝镍层、采用陶瓷球以增加刚度并减少质量等。在主轴装配过程中采用动平衡技术及采用自动动平衡刀柄,以减少主轴轴承及刀具磨损。其次,国内外产品的差距还体现在产品的复合程度,“工序集中,缩短工艺路线和制造周期”的思想迅速融入当今机床技术发展潮流中,不同加工方法集约在一台加工机床上的机床复合化技术发展迅速。以车削为基础和以铣削为基础的复合化机床在发达国家已在生产线上取得应用。除此之外,国外开发出很多新型的复合技术机床,例如,车削+磨削: EMAG的倒置立式车磨中心对工件进行硬车,显著缩短加工时间,同时降低表面粗糙度。还有超声波+铣削、磨削+电加工,都是针对硬度极高的材料进行加工,在短时间内实现高精度和高效率加工,有效地提高劳动生产率。还有铣削+棒材加工、铣削+激光加工等。国外机床产品的高技术还体现在当前的数控机床都采用开放式数控系统结构,有的已将CNC和PC互相融合,可以相互通信,CNC可以向PC提供答复、建议和报告,提高了数控机床的生产效率、自动化程度和可操作性。

东北相关企业已经开始展开了对上述领域的研究。机床行业领域的部分尖端产品,如五轴联动加工中心、大型数控龙门车铣加工中心、大型落地镗铣加工中心、五面体加工中心、大型车削中心及柔性加工线,已经实现了产业化,但尚属起步阶段,与国外发达国家相比差距很大。

4.机床行业的科技需求与东北地区技术支持的重点。

我国机床行业的技术水平近年来虽然有较大的进步,但是仍有一批有普遍共性的关键技术没有突破。当前和今后一个时期,制约我国数控技术产业发展的技术主要有:高速、高精度主轴、电主轴技术;高速度、大加速度和高精度进给驱动及控制技术;高精度、高速度、高性能数控机床配套功能部件;并联机床产品设计、开发与制造技术;大型、复杂和高精度数控机床设计技术;复杂数控工程的成套能力和技术。

东北机床行业的技术发展水平在一定程度上代表我国机床行业的水平,我国与国外技术水平的差距主要依靠东北机床行业来消除。机床行业科技支撑的重点企业和重点项目是:沈阳机床集团、大连机床集团、齐齐哈尔第一机床企业集团与第二机床企业集团以及哈尔滨量具刃具厂等企业,重点发展高速数控车床、数控铣镗床、高速立式加工中心、龙门五面体加工中心、多轴联动加工中心、车铣中心和柔性自动线、柔性制造系统,智能制造系统、工业CT系统产业化、W87K-3000数控强力旋压机床产业化、大重型落地铣镗加工中心及柔性单元产业化、新一代高速数控立车、新型数控高速精密大重型机床等。促进开发式数控系统、伺服系统和伺服电机等功能部件产业化。

(二)发电设备行业

1.我国发电设备行业的现状与东北发电设备行业的地位。

发电设备按产品性质可分为水电设备、煤电设备(常规煤电设备和高效煤电设备)、气电设备(简单循环燃机设备和联合循环燃机设备)、核电设备和新能源发电设备(风能、太阳能、地热、生物质能和潮汐能等)。经过半个世纪的发展,我国电力设备制造业已形成了较为完整、集中的制造体系,具有一定的自主研发能力,基本满足了国家电力建设的需求(80%以上为国产设备),常规产品具备国际竞争力,并已成为装备工业领域中具有较高技术含量的代表性成套设备和重要出口产品。2002年电力设备行业实现工业总产值4092亿元,占机械工业22%左右,工业增加值约占全国工业增加值的3.4%,机械工业的22%。

我国大型发电设备制造业具有“三大、三中、九小”的生产布局。哈电、东电、上电三大集团公司可生产600MW级以上火电机组和大型水电机组,基本上呈现“三足鼎立”之势;北京(北重、巴威)、武汉(武锅、武汽发)以及天津(天津阿尔斯通)三个城市的五个大型企业,可生产300MW的火电和重型水电机组;还有山东、江苏、浙江、福建、广东、广西、重庆、湖南、云南等9个省(市)的14家重点企业,可生产200MW以下火、水电机组。自2003年开始,600MW煤电机组已经成为我国新装电力的主力机组(千瓦数最多),哈电、上电、东电共生产制造亚临界600MW机组100多套。正在生产的超临界600MW煤电机组有100多台,超超临界1000MW煤电机组有4台,600MW空冷机组有50多台。哈电集团目前已投入运行的亚临界600MW机组有11台套,600MW超临界沁北项目(电机、汽轮机)在2003年9月投入运行,常熟项目1台锅炉2003年11月投入运行。性能、质量已达当前国际水平,且价格较低,具有一定的优势。

哈电集团在大型水电方面占国内市场的50%以上,可年产单机容量700MW水电四套。在国内三峡项目招标中,哈电集团一期中标8台,二期中标4台。气电生产也已经起步,在国内2捆39台燃气轮机联合循环项目招标中,哈电与GE公司合作中标20台,其中第一台也是我国首台9F级燃气轮机已发往工地。哈电集团早在20世纪60年代就生产了我国第一台核潜艇用汽水分离器等核设备。90年代成功地完成了秦山二期两台650MW的汽轮机、发电机任务,并经历了一次对常规岛技术总负责的尝试,还为岭澳生产了两台百万级的MSR。

20世纪80年代,哈电集团先后引进、消化、吸收了美国GE公司、西屋公司300MW、600 MW亚临界火电机组设计制造技术;法国Alstom公司100 MW级循环流化床锅炉技术; 90年代引进法国Alstom公司、挪威克瓦纳和瑞士ABB公司700 MW水电技术。经过消化吸收、发展创新和自主开发,目前,哈电集团的600MW和300MW亚临界参数火电机组、700MW水电机组、650MW核电机组的技术经济指标已达到世界先进水平。21世纪又引进了三井—巴布考克的600MW超临界锅炉技术,三菱重工的1000MW超超临界锅炉技术,Alstom公司的300MW级循环流化床锅炉技术;引进了GE公司的F级大型燃气轮机联合循环发电机组制造技术;引进东芝公司高加、除氧器、冷凝器技术;目前正在抽水蓄能、脱硫电站阀门技术引进工作。正在进行抽水蓄能16台300MW机组打捆招标项目;自行开发了600MW和300MW空冷机组、MW级风力发电成套机组。

2.我国暨东北地区发电设备与国外先进水平的差距。

世界火电发电设备制造企业主要集中在美国(通用电气、西屋、燃烧工程公司、福斯特·惠勒等)、俄罗斯、日本(日立、三菱、东芝、IHI 等)、瑞士(ABB)、德国(西门子)、法国(阿尔斯通)、英国、意大利等几大工业国。近年来,技术发展方向集中于提高效率、降低污染、低能耗、低成本,机组向高参数、自动化等方面。新的高效燃烧技术,常压、增压循环流化床技术和联合循环发电技术,特别是新型洁净煤燃烧发电技术,在常压流化床联合循环(AFBC—CC),增压循环流化床(PFBC—CC),整体煤气化联合循环(IGCC)方面发展很快,其供电效率将达到43%~55%,成为21世纪的主要燃煤发电方式之一。

国外水电技术发展是在加强理论研究和试验的基础上,提高机组的各项技术性能,不断增大机组的单机容量,电站建设向大容量、多品种发展。与此同时,还积极开发抽水蓄能机组和贯流式水电机组。

核电作为一种安全、清洁的能源已被世界许多国家所接受。西方国家正致力于现有核电技术改进,开发新一代具有固有安全特性的非能动先进反应堆。目标是通过反应堆的开发,进一步提高核电的安全性、经济性,以降低造价并确保安全。

新能源包括风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能。目前,以风力发电发展最为迅速,排在全球前三名的是德国、美国和丹麦,风力发电的趋势是提高机组的经济性、提高单机的发电容量等级和效率、降低单位造价及发电成本。

东北地区发电设备技术水平与国外存在较大的差距,主要表现在国内发电设备产品品种单一,性能参数上达不到国际水平。目前,电力工业新发展所需要的机组国内还不能生产或不能独立生产。

火电方面比如大型无烟煤锅炉、大型循环流化床、大型双轴供热机组,大型空冷机组,大容量燃气——蒸汽联合循环机组,60万kW及以上超临界机组等不能生产,大型燃气轮机要独立生产的道路还很长,水电方面如大容量抽水蓄能机组、高水头大容量水轮机组,低水头大容量贯流式机组,大型灯泡贯流式机组等还有待于进一步研究开发。

核电设备制造方面与国外的差距更大。国外的发电设备单机容量已发展到100万KW,120万KW,130万KW,技术上已有超临界、超超临界以及大型空冷技术、大型联合循环技术、大型循环流化床,整体燃气化联合循环,洁净煤燃烧等,而我国在这些方面几乎还是空白,自行制造的60万KW机组也还有不少困难和问题。

3.发电设备行业的科技需求与技术支持重点。

东北发电设备制造业的技术支持要以哈电集团为核心,按照国家“积极采用高参数、高效节能发电机组提高单机容量”的技术装备政策,依靠国家“大力调整和优化能源结构,坚持以煤炭为主体、电力为中心、油气和新能源全面发展”的战略和产业政策,自主开发MW级风电等新能源产品,煤电向大容量超超临界,水电方面依托三峡机组成功制造达到世界级、国内水电领先地位。具体技术支撑项目如下:

水电设备:

(1)研制生产三峡(年产三套)和其他大型混流水轮发电机组。通过三峡水轮发电机组的生产制造,充分消化吸收国外先进技术,在大型机组的运行效率、性能、稳定性和可靠性方面深入研究,为以后的发展积累经验。

(2)开发大型抽水蓄能机组。通过对双向推力轴承试验研究,水泵水轮机研究,材料及制造工艺研究,设计制造大型抽水蓄能机组,掌握关键技术的开发和重要部件的研究、设计、制造,实现国产化。

(3)大型灯泡贯流式水电机组研制。开发出单机容量40MW以上,效率93%以上的贯流式机组。

(4)大型轴流式水轮机研制。针对40M水头段,研制效率超过93%,达到世界先进水平的大型轴流式水轮机。

火电设备:

(1)继续加强对现有亚临界机组的优化完善,应用大型计算机辅助设计软件、全三维设计等优化设计方法,进一步提高亚临界300MW、600MW机组的技术性能和水平,提高可靠性,稳定生产。

(2)大型超临界和超超临界火电机组。大型超临界火电机组是提高燃煤机组效率、改善燃煤电站环保状况最有效的途径,具有广阔的市场发展前景和显著的社会效益。以沁北、常熟600MW超临界火电机组为依托工程,在消化吸收引进技术的基础上,研制开发大型超临界火电机组,并实现国产化,使其技术经济指标达到国际先进水平,尽早占领国内市场。

(3)大型循环流化床锅炉。循环流化床燃烧技术以清洁燃烧和可燃用劣质燃料的优势得到了人们的青睐,得到了迅速的应用和发展。实现100MW级循环硫化床锅炉的产业化;进一步采取自主开发与消化引进技术相结合的方式,通过国际合作和引进技术,结合依托工程开展科研工作,完成300MW级循环硫化床锅炉国产化。

(4)大型空冷汽轮机、汽轮发电机研制。近年来,随着水资源在世界范围内日益受到人们的关注,空冷电站得到迅猛发展,单机容量逐步提高,大容量空冷机组市场前景十分广阔。采取自主开发与技术引进相结合的方式重点开发研制300MW、600MW空冷汽轮机;通过对引进机组的分析研究,自行制造出200MW空冷汽轮发电机。

(5)大功率热电联供汽轮机研制。在目前已有单双抽25MW、50MW,单双抽100MW、200MW机组的基础上,进一步开发300MW单抽机组,并逐步形成系列化;重点研制亚临界参数300MW热电联供汽轮机。

(6)煤气化联合循环发电装置。

气电设备:

开发研制大型燃气—蒸汽联合循环发电机组。燃气—蒸汽联合循环发电技术具有高效、环保、建设周期短、重量轻、体积小、启动快、调峰性能好、节水等优点,近些年来其市场占有率逐年增加,发展势头十分迅猛。

(1)通过与国外公司合作、技术引进、分包生产等手段及对联合循环机组关键技术研究试验,逐步掌握大型燃气轮机、余热锅炉的设计制造技术,形成生产能力。

(2)开发自主知识产权的重型燃机技术和产品。燃气—蒸汽联合循环系统设计技术。

核电设备:

研制开发百万等级核电机组。通过与国外联合设计、引进技术、合作生产和国内关键技术科研试验等途径,掌握1000~1500MW半转速汽轮机,核岛主设备蒸汽发生器、稳压器,常规岛汽水分离器、冷凝器、高低压加热器和除氧器等关键设备,发电机的设计和制造技术,并逐步形成核电机组及核电主设备设计、制造能力。

新能源发电设备:

重点是风力发电机组,开发完成600KW到2MW等级的风力发电机组,形成批量生产能力,形成风电机组的规模化、产业化。

(三)重型机械行业

1.我国重型机械行业的发展现状与问题。

重型机械行业主要包括冶金设备,重型锻压设备,矿山机械,起重运输机械,大型锻铸件等。近年来,我国重机行业进入快速发展阶段,增长速度连续三年在15%以上,经济效益指标明显好转。但就不同行业来看,发展速度和经济效益存在较大的差别,起重运输设备产品销售收入占重机行业的65.24%,利润总额占92.79%,销售收入利润率为5.30%。冶金设备行业产品销售收入占12.01%,利润总额占2.22%,销售收入利润率0.69%。矿山设备行业产品销售收入占重机行业的18.68%,利润总额占4.74%,销售收入利润率为0.95%。从不同所有制企业来看,三资企业产品销售收入占28.16%,利润总额占73.95%,销售收入利润率为9.79%。最近几年,重机行业主要产品出口总额年均增长23.70%,主要产品进口总额年均增长13.53%,但产品进口总额远远大于出口总额。

2002年,重机行业产品国内市场占有率为76%。其中,冶金设备行业产品约占54%,矿山设备行业约占84%,起重运输机械约占79%。大型重锻件主要依靠一重和二重供应,锻焊结构重型容器、厚壁容器供应只有一重。近年来,随着发电设备市场需求的增长,我国大型锻件需求缺口已达到50%。

我国重机行业存在的主要问题是:①技术含量高的产品和成套设备“吃不了”,一般常规产品生产能力过剩又“吃不饱”的问题较为严重,造成一些产品大量进口,许多产品又低价恶性竞争。②设备项目重复开发,重复建设。③企业生产流动资金短缺,科技开发的资金和人才短缺,后劲不足,企业的生产组织困难,技术创新能力和市场竞争能力不强。

2.国内生产技术与国外先进水平的差距。

(1)冶金设备。国外冶金设备技术水平,在线检测维修、节能、环保方面发展很快,如直接还原和熔融还原炼铁技术,以连铸连轧为基本特征的紧凑型、短流程的连铸连轧生产技术,冶金生产智能化控制技术等的应用,实现了冶金技术装备全面的升级换代,对全面改善冶金产品性能,降低消耗,提高高附加值产品产量发挥了重要作用。

我国冶金设备行业近年来通过技术引进与技术合作,生产技术水平有较大的进步,大型热连轧机、冷连轧机、不锈钢冷轧机、H型钢生产线、薄板坯连铸连轧生产线等产品技术有了明显提高。高速线材轧机、高效连铸机等装备已实现国产化,近年来,一重与鞍钢集团共同完成的1700连铸连轧成套设备是以国内为主完成的具有代表性的成套设备,结束了热连轧完全依赖国外技术的历史。

目前,我国冶金设备技术与国外的差距,主要是现代工艺生产技术与设备设计相互脱节,控制设备运行的软件不能自主研制,机电设备水平有较大的差距,关键零部件的使用寿命与国外有明显差距。

(2)重型锻压设备。国外重型锻压设备追求精密化或高精密化,用成型方法生产锻件和冲压件,基本达到了拉延精确、压边精确、传送精确、控制精确,柔性制造系统基本配备了砧库、工模库以及智能库,可满足10~20种大件的轮番加工,变换品种时间缩短到5分钟,开放式数控系统,能随时将不同的功能模块插件嵌入软件平台,满足用户不同需要;并将集中工序复合在一台机床上完成,减少工件上下料和安装调整时间,实现多功能化、复合化,提高生产效率。

我国重型锻压设备在20世纪80年代引进高精度挤压机之后,加大了大型锻压装备开发力度,大型锻压和挤压设备基本上实现了国产化,具备了向各类型汽车厂与零部件专业生产厂提供所需锻压设备的能力。但是,我国尚无特大型多向铸锻液压机,我国数控加工技术、柔性制造单元或系统不多,产品能耗大,自动化水平普遍不高,全生产线控制水平和联动技术与国外仍有较大的差距。

(3)矿山机械。国外采矿工艺向连续化、设备大型化、管理现代化方向发展,露天开采设备主要向高可靠性、节能、高舒适性、自动工况监视和自动控制方向发展;提升设备以安全可靠为主,向寿命和效率方向发展;破碎工艺向大破碎比的多破少磨方向发展,产品结构向超微粉碎方向发展,洗选设备在探索适应多种矿物和不同杂质的分选要求,分选设备向高效和多样化发展。

我国矿山机械经过技术引进、合作生产,已形成门类比较齐全,具有一定的规模和技术水平。可成套提供的矿山机械设备为1000万吨、2000万吨级露天矿成套设备,60万~100万吨级地下金属矿成套设备,年产300万吨级井下煤矿套设备,年处理300万~400万吨级水泥厂套设备,年处理300万吨选矿厂成套设备。

目前我国与国外的差距表现为:设备能力小,如矿用挖掘机斗容27立方米,而国外斗容可达40~52立方米;产品质量差,平均无故障时间短,如井下铲运机,国内一般产品为300小时,而国外可达6000小时;主要零部件使用寿命短,特别是大型成套设备控制水平,检测水平差距较大,环境污染较严重。

(4)起重运输机械。国外起重机械品种齐全,性能好,可靠性高,寿命长。重点产品大型化、高效化、专用化,系列产品标准化、模块化、组合化,产品结构新型化、美观化、宜人化,产品组合成套化、集成化、柔性化,产品性能自动化、信息化、智能化已成为发展趋势。

我国起重运输机械设备制造已形成了比较完整的科研生产体系,产品品种、性能、可靠性和寿命都有很大的提高,可以基本满足国内常规起重运输设备,一定规模的散料、集装箱装卸运输成套设备、自动化立体仓库系统的需求。近年来,太重集团为三峡工程研制了当今世界单钩起重最大、跨度最大、扬程最高的1200/125T桥式起重机,大起集团设计制造的2250T/H卸船机、4500T/H矿石装船机等产品,创下我国大型起重设备制造新纪录。上海振华港机公司的大型集装箱装卸桥产品已大量出口,占领大部分国际市场,反映了我国起重运输机械行业的新水平。但国内产品无论在品种、性能、可靠性方面还是在大规格、大生产能力产品、单机电气控制、成套设备系统自动化控制和管理方面与国外都有较大差距。

3.东北地区重型机械制造业的技术需求与技术支持的重点。

东北地区重型机械制造业的技术需求主要包括以下几个方面:大型、连续、自动化的金属冶炼、轧制设备的开发;全断面掘进机研制与开发;高产高效的采煤设备技术;港口码头大型集装箱装卸搬运成套设备技术;矿山、码头散料装卸运输系统成套设备技术;大型自动化立体仓储成套设备及城市大型自动化立体停车设备技术;重型精密成型设备技术、轿车锻造线和冲压线设备技术;大型建筑材料压力设备技术;人造板连续热压成套设备技术。

对东北重型机械的技术支撑要依托一重集团、沈阳重型机械有限责任公司、大连重工·起重集团、齐车集团等企业,重点支持优质轧辊,特大型煤液化反应器,青藏铁路大型起重机开发,高压气瓶,大型铸锻件、人造板设备、输送机械等生产基地。

(四)铁路客货运输和轨道运输车辆

1.我国铁路运输业状况与发展方向。

经济社会全面发展对铁路运输能力的要求越来越高。但是,我国铁路运输能力与运输需求之间仍然存在较大缺口。铁路运力不足主要表现在铁路建设的严重滞后和铁路运输水平徘徊不前,而后者与铁路运输装备的技术进步有直接关系。提高铁路运输综合能力、解决铁路运输对国民经济发展的制约,要求全面提升铁路运输设备的技术水平。我国铁路运输技术装备研发、制造能力水平与世界先进水平存在较大差距。

我国铁路运输正处于跨越式发展的关键时期。截至2003年年底,我国铁路营运里程达7.3万公里,其中,复线里程2.5万公里,电气化里程1.9万公里,提速线路1.3万公里。在“十五”至2020年间,我国将新建铁路3万公里,建设省会城市及大中城市间的快速客运通道,形成“四纵四横”的客运专线和三大城际客运系统,并力求在技术上要尽快缩小与发达国家的差距。国家已批准了“长三角”、“珠三角”以及武(汉)—广(州)等9条客运专线的建设,合计里程3000多公里。到2010年,客运专线将达到5000公里,2020年达1.2万公里。客运专线的运行速度要求达到250~300km/h。

近年来,我国铁路路网规模持续扩展,运输能力、技术装备水平显著提高,铁路机车性能、运行安全系数和乘坐舒适度大幅提高,铁路运输正在向客运高速、货运重载提速的方向发展。我国铁路相继完成了5次大提速、万吨重载、电子售票、运行图的计算机编制以及TMIS、DMIS系统等铁路重大技术进步。在成功实施5次大提速的基础上,我国铁路运输即将进行第6次大提速。

我国铁路运输业发展,开始引致铁路运输车辆和配件需求的快速持续增长,铁路机车车辆制造业面临着广阔发展空间。高速铁路是高新技术的集成,通过高速铁路技术的研究开发应用,可以全面带动铁路各专业领域的技术升级,带动铁路运输车辆、线路、服务质量和运输组织管理的进步。高速铁路的核心技术包括大功率牵引动力技术、高速转向技术、高速传动技术、高速线桥隧结构技术等。2003年,我国开始进行300km/h动力分散型高速列车技术方案的研究和关键部件及技术的试验研究,开展高速铁路牵引供电系统和智能检测等技术及装备的研究,努力完善电力机车交流传动系统的有关技术,并进行工程推广应用研究。

我国铁路列车运行速度滞后于时代的状况亟待改变。列车速度是一个国家铁路技术水平最重要的标志。在客车速度方面,发达国家在20世纪30~40年代铁路旅行速度普遍达到100~140 km/h。高速铁路成套技术国外在80年代即基本成熟,客运速度铁路运输普遍达到200 km/h,德国、法国、日本、西班牙等发达国家铁路列车运营速度已达到300km/h。最高实验速度已超过500 km/h。我国虽然经过5次大提速,但最高运行速度和平均速度还是低于发达国家水平。我国主要干线特快列车的最高速度达到160km/h,平均旅客列车技术速度仅为71.4 km/h,旅行速度仅为62 km/h。客运列车运行最高速度距离高速铁路最低速度200km/h还有一定差距。货物列车技术速度和旅行速度则更低,分别只有41.7 km/h和32.4 km/h。

在铁路重载技术上,一些国家早已掌握开行2万~3万吨单元列车的成套技术,澳大利亚、巴西、南非和美国等国家单元列车载运量已超过3万吨、轴重达38吨。俄罗斯曾试验开行了重量为43407吨的超长重载列车,列车由440辆车组成,全长6.5公里,由4台电力机车牵引。而我国重载列车大部分在5000吨左右,大同至秦皇岛专线最高载量仅1万吨、轴重25吨。在铁道交通信息化技术、城市轨道交通技术、磁悬浮列车技术等多方面,我国与发达国家的差距有20~30年。

迅速提高铁路技术装备水平,已经成为快速扩充铁路运输能力、提高运输服务质量、适应全面建设小康社会要求的迫切需要。在多次提速的基础上,铁道部对客货运输车辆及零部件技术性能和质量的要求越来越高,对车辆装备的安全性和可靠性提出了更高要求。在机车方面,要求加强铁路机车车辆的技术改造,优化传统内燃机车发动机,广泛采用交流电力机车。在客车方面,为了达到高速化的目的,重在发展轻型化车辆,转向架结构、车体结构都在向轻量化发展。对于货物车辆来说,除采用大型货车外,还要在降低货车自重、提高轴重和增加轴数方面取得突破。

2.东北铁路客货运输和轨道运输车辆制造业的状况。

东北是我国最大的铁路客货车辆制造基地,拥有完备的铁路客车、货车、地铁列车、城轨列车生产、研发系统,制造的集中、分散型动力机组占国内市场份额的一半以上。东北铁路运输车辆制造已呈现出技术含量高、档次高、品种新、周期短的特点与趋势,内燃机车在提高牵引力、速度、可靠性及降低维护要求等方面均有较大进展,为我国铁路多次提速、扩能、重载和安全运输提供了有力保障。

长春轨道客车股份公司的前身长春客车厂始建于1954年,是国家“一五”期间的156个重点建设项目之一。公司是我国最大的轨道客车生产基地和地铁电动客车的摇篮,是世界目前年产铁路客车最多的企业。公司拥有铁路客车和轨道车辆两大生产系统,年新造铁路客车和集中、分散动力型动车组1500辆以上,新造轨道客车950辆以上(其中碳钢车350辆、铝合金车350辆、不锈钢车250辆)。公司累计制造铁路客车100余种、25000余辆,占我国在用运营铁路客车的50%以上,新造轨道车辆1000余辆,产品遍布北京、天津和朝鲜的平壤、伊朗的德黑兰等城市,年出口轨道列车金额近1亿美元。长春轨道客车股份有限公司制造的210km/h“长白山号”高速电动车组正在试验运行。由长春轨道客车股份有限公司生产的我国首列国产具有国际先进水平的ALWEG型跨座式单轨车2004年11月在长春下线,我国成为继日本之后第二个拥有此种大型车辆制造技术的国家。下线的首列车采用4辆编组,全部为动车,采用轻量化的铝合金车体和VVVF调频调压控制系统,构造速度为每小时80公里,单向高峰小时运量为3万人次。该单轨客车具有启动速度快、制动距离短、曲线通过能力及爬坡能力强等特点,车辆将用于国家西部大开发十大重点工程之一的重庆轻轨较新线(较场口—新山村)一期工程。

大连机车车辆有限公司(前身是始建于1899年的大连机车车辆厂),是我国铁路牵引机车的研发、生产和出口基地。我国自行设计制造的第一台大功率蒸汽机车、内燃机车均出自该厂。主要产品包括“大力牌”东风系列内燃机车、韶山系列电力机车、城市轨道车辆、铁路车辆以及DL240、280系列柴油机和各种机车车辆配件产品,其中“大力牌”东风系列内燃机车是我国铁路客货运输机车的主力车型。公司从2000年开始电力机车研发、生产,陆续转图并参与改进生产了SS4改进型、SS3B型机车;研发、生产了SS7E型准高速客运机车;并在国内首先独立开发生产出单轴输出牵引功率为1200kW、时速达到120km的六轴SSJ3型交流传动电力机车;近期又在铁道部大功率交流传动电力机车招标采购和技术引进项目中,以SSJ3型机车为原型车,与日本东芝公司联合投标中标,与铁道部签订了大功率交流传动电力机车供货合同,成为此次投标中唯一以国产原型车为基础投标的厂家。此型装车功率达到7200kW的大功率交流传动电力机车,将成为我国铁路干线货运重载主型电力机车之一。公司2002年独立研发生产了国内第一列动力分散式交流传动城市快轨车辆,已生产销售出20列80节。公司为我国铁路第六次大提速开发的新一代大功率交流传动货运新型电力机车(时速120公里、拥有自主知识产权),通过了铁道部技术设计审查组的部级审查,即将投入线路运用考核。目前,公司已经具备年产150台电力机车的能力,拥有国内电力机车1/5的市场份额,成为国内电力机车研发、生产的又一重要基地。2006年公司完成与日本东芝公司联合中标的60台大功率交流传动电力机车项目后,电力机车的设计能力、工艺水平、制造技术将达到世界先进水平。

齐齐哈尔铁路车辆(集团)有限责任公司是由原齐齐哈尔车辆厂改组成立的单一投资主体的有限责任公司。公司是我国铁路货车、配件、起重机设计制造大型骨干企业和出口基地,是亚洲最大的铁路货运车辆研发、制造基地。目前,产品共有敞车、棚车、平车、铁路起重机、长大货物车、漏斗车、特种车和车辆配件八大系列120多种产品。中华人民共和国成立以来,该公司已累计制造铁路货车23万辆,占全国总产量的1/3以上。

但是,东北铁路运输车辆制造能力还不能满足客运高速、货运重载提速的要求,一些提速机车车辆部件的断裂已经对安全构成威胁。长春轨道客车股份有限公司研制的列车瞬时速度曾达到过350km/h,但稳定性和可靠性缺乏保证。国产200km/h及以上的高速高档车、动车组与德国、法国、日本等先进国家比还有很大差距,在安全可靠性、运营维修成本和舒适性等方面差距尤其明显。客运高速、货运重载提速等高端产品的设计、制造和工艺技术将成为决定铁路运输车辆制造企业核心能力的关键,也是相关企业技术投入的重点。

3.科技支撑的任务和重点产品。

铁路运输装备制造业科技支撑的任务是,在客运高速、货运重载提速的总体目标下,形成符合我国铁路运输需求的机车车辆系列产品,掌握动车组速度提升的持续研发能力和制造技术。

科技支撑的重点产品:客运列车重点开发300km/h高速列车及配套设备,新型大容量、高速度、低能耗、少污染的城轨车辆、地铁车辆及配套设备,高原机车及配套设备,大功率内燃机车;货运列车重点开发高速、重载、轻量化车体和1万~2万吨单元列车的成套技术,包括重载运煤敞车、粮食漏斗车、双层集装箱平车、凹底平车,160~200km/h高速货车、客货混编的高速鲜活货车,长大货物车、特种车;磁悬浮列车。

4.科技支撑的重点技术。

300km/h动力分散型高速列车关键部件研发、制造技术;

1万~2万吨级重载列车的大功率电力、内燃机车牵引技术;

铝合金车体高档客车和城轨客车研发、制造技术;

不锈钢车体和高原准高速客车研发、制造技术;

高速轨道客车研发平台;

交流货运大功率机车研发、制造技术;

电动列车振动、监控系统;

列车传动技术、制动技术、高速转向架、重载转向架、高强度车钩技术、大容量缓冲器;

磁悬浮列车设计与制造技术。

(五)船舶

1.东北船舶制造业的现状与产业发展任务。

我国船舶制造业历史悠久,源远流长,曾经创造了郑和七下西洋的辉煌史篇。经过新中国成立以来半个多世纪的建设,特别是改革开放以来的努力,我国已经成为仅次于韩国、日本的世界第三大造船国,年制造能力从几万吨提高到2003年的641万吨(载重吨)和2004年的800万吨,2005年达到1000万吨,世界市场份额从近年来的7%左右提高到15%(2004 年)和18%(2005年)。我国船舶的70%出口,出口订单来自包括美、英、德、日、法等发达国家在内世界90多个国家和地区。我国正在向“尽快建成世界第一造船大国”的目标迈进。我国船舶制造业的快速发展已引起国际航运界关注,我国制造的船舶在高质量、合理价格和按时交船方面的竞争优势不断增强。

船舶作为现代大工业的缩影,具有很强的国际商品特征。东北地区已经掌握了船舶建造的主体技术、基础技术及相关技术,形成了包括开发设计、设备配套、建造总装、修理拆解在内的比较成熟的产业体系,造船品种、结构不断升级,吨位趋向于大型化,质量有很大提高。东北造船企业普遍进行了一轮大规模技术改造,包括扩建、新建船坞,大连两家骨干造船企业具备液化天然气船(LNG)、超大型油轮(VLCC)、客滚船、大型集装箱船、浮式生产储油船等一批高技术、高附加值船舶的制造能力。同时,东北造船企业主动参与国际竞争已经有20多年的时间,在经营方式、市场运作、技术标准等方面已基本与国际接轨,拥有比较稳定的客户群,积累了较丰富的国际市场营销经验,具备增强国际竞争的条件。东北船舶工业正在进入一个新的发展阶段。

大连新船重工有限责任公司(原大连造船新厂)是我国船舶重工集团公司所属的国内大型现代化船舶总装企业,是国家批准的特大型企业、大型船舶建造出口基地,也是国内第1个建造30万吨超大型油船(VLCC)的企业。公司能够按着我国以及挪威、英国、美国、法国、德国、日本等十多个国家船级社的规范和各种国际公约建造、修理30万吨级以下的各种船舶,能够建造海洋工程产品以及多种船用、陆用机械设备、高层建筑和桥梁等钢结构等,2004年造船产量突破100万吨。目前已建造和交工的船舶有: 30万吨原油轮、5668TEU集装箱船、11.5万吨/11.8万吨穿梭油轮、9.8万吨成品油轮、15万吨原油轮、6.8万吨原油轮、6万吨原油轮、11万吨成品油轮、2.5万吨油水补给船、15万吨散货轮、5.2万吨大舱口多用途货船、3.5万吨散货船、1.2万吨集装箱船。此外,还为国内外船东和业主建造交工了大脚Ⅲ型钻井平台、海上生产/生活模块、人工岛、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、QHD32-6FPSO、WEN13-1/13-2FPSO及20万吨浮式生产储油船(FPSO)等海洋工程产品。同时还建造了大型船用舱盖、岸桥和港口机械等陆用设施及高层建筑钢结构。2004年6月公司历时6年为伊朗国家油轮公司建造的5条VLCC全部交货,打破了日、韩两国建造VLCC船的垄断地位。目前公司已经具备制造大型LNG船的能力。公司船坞接长工程将使其继续保持我国造船第一大厂的地位。大连造船厂新建船坞和配套600吨大型龙门吊已经完工,年造船能力达到150万吨。

在科研开发方面,东北建立了以企业研发设计机构和相关研究院所为核心的科研开发队伍。常规船型的开发和设计已基本具备了自主创新的能力,随着VLCC油船、超巴拿马型集装箱船和LNG船以及大型造船设施的建设,高技术、高附加值船型的研发和制造能力正在形成。除通信、导航、电子控制系统以外,国内船用配套能力已经显著提高。东北船舶工业应在国家加快发展造船业政策的支持下,全力推进技术创新,以突破船舶设计制造关键技术为基础,以开发高技术、高附加值船舶产品为核心,加快船舶工业技术结构调整和船用设备的现代化进程。

2.东北船舶制造业与日本、韩国的差距。

东北船舶制造业与韩国、日本还有较大差距。从2003年新造船订货量来看,韩国占46.9%,居首位;日本为33.0%,居第二位;我国为10.5%,居第三位。液化天然气船、豪华邮轮制造的主导权为韩国、日本垄断。我国企业船舶建造周期过长,建造大型船舶需要的时间相当于日本的三倍。东北船舶制造业与世界先进水平的差距和产业发展任务,集中体现在船型、船坞、船用设备和船舶生产组织四个方面。

(1)船型。船型是我国船舶制造业的核心优势。优秀的船型是我国造船企业在国际市场上承接订单的重要保障。过去20年间,海洋运输船舶不断向大型化、高度自动化、高速化和安全、环保型方向发展。大型双壳体油船、VLCC、大型集装箱船、大型LNG船、大型双舷侧散货船、大型滚装船等船型都在不断创新。未来船舶需求将主要集中在大型、高附加值船舶及海洋工程装备方面。在新船型开发与设计方面,东北与国外先进水平的差距主要表现在:

①高技术、高附加值船型的自主开发设计处于入门阶段,缺乏先进的船型设计技术和经验,大部分高技术、高附加值船型开发设计主要依赖国外公司。

②缺乏参与市场竞争的品牌船型和技术储备,三大主力船型缺乏标准化、系列化产品,在世界船舶市场中应变能力较差。

③设计技术和产品开发能力均明显低于先进造船国,船舶主要设计技术指标上存在航速偏低、空船重量偏大等问题。

④开发设计手段落后,设计周期长,船舶设计的反应能力不能满足造船生产的需要。

在今后一个时期,我国造船企业船型的开发既要不断优化主力船型,包括VLCC、集装箱船、散货船、游船等,争取在国际上形成一批品牌。同时,又要通过技术创新,研发一批在国际上有优势的高附加值船型。

(2)船坞。船坞是决定造船能力的基础设施。虽然我国的船坞数量较多,但绝大多数为中小型船坞,大型造船能力严重不足,船舶建造能力无法与国外大型船厂相比。到2000年年底,日本有9座能生产巨型油轮的船坞,韩国有11座,这些船坞大都在30万吨级以上,有的达到100万吨级。韩国的现代造船集团拥有7个30万吨级船坞、2个大船台。我国所有船厂加一起才拥有5个30万吨级船坞。因此,我国能够形成规模的造船基础设施和造船能力还远远落后于日本和韩国。

(3)船用设备。船用设备已成为现代化船舶的重要组成部分,其价格占船舶造价的60%~70%。不论外销船还是内销船,东北关键船用配套设备主要依赖进口。国产船用柴油机在经济性、可靠性等方面还达不到国际先进水平,在装备出口船舶时国产柴油机还不具备优势。

(4)船舶生产组织。韩国、日本大型船厂均采用中间产品导向的生产体制。所谓中间产品,是指用工业工程方法,根据“船上区域/作业类型/施工阶段”等准则,把船舶这个船厂的最终产品分解后所得到的零件和部件(部件、分段、总段、舾装单元),以及特定的任务(如涂装、调试、试航)。中间产品导向的生产体制,把所有“中间产品”委托给厂内外专业化高效的生产组织制造,使船上的区域与工厂的区域和生产组织得到互相衔接。这种先进的造船方法又称“中间产品”导向型方法,它使得造船基本上成为一个装配过程。韩国现代重工、三星重工和日本的三菱、石川岛播磨等船厂的生产组织均按专业化制造“中间产品”,调集人员、物资和信息,使造船的某项任务由预先固化的某些人,在某特定场地,用特定设备完成。另外,中间产品的合理界定,使得高空作业地上做,朝天作业俯位做,水上作业陆上做,外场作业内场做,狭小空间作业敞开做,从而免除了作业的困难和危险,使船厂具有整洁的环境,造船企业更加方便和安全。同时,各家船厂将总的管理部门由传统的一级分为两级,即在厂部和各车间之间增加了一级“船体部”、“舾装部”,在厂部和各生产处室之间增加了“生产管理部”。这种组织体制,使厂长不必过问日常的经营和生产活动,可以有更多的时间和精力去策划船厂的长期计划,使船厂壮大发展。东北船舶制造企业是在计划经济体制下建立并发展起来的,传统造船模式已经沿用了40多年,已经形成了一套固定的管理方式。面对现代船舶制造业的分道制造模式和集成制造模式,这种管理方式,尤其是生产管理体制与其极不协调,制约着船舶工业的发展。

3.产品发展方向与研发重点。

今后一个时期,海洋运输船舶将继续向大型化、高度自动化、高速化和安全、环保型方向发展,集装箱船、超大型油轮、液化天然气船需求前景看好。液化天然气(LNG)船是民用运输船中技术含量高,制造难度大的高附加值船,市场需求大。我国已经在广东、福建、上海、山东、江苏、辽宁、天津、广西开工建设或规划建设多个LNG接收终端,到2010年每年将有1500万~2000万吨的LNG运到我国,这正是我国介入LNG运输市场的最佳时机。目前,大连新船重工有限责任公司、大连造船重工有限责任公司正在进行这方面的前期工作,也为相关的设备制造商和材料供应商提供了机遇。

我国船型发展的战略方向是,经过5~10年的努力使骨干船厂在新船型开发和设计领域与国际先进水平同步,总体技术水平达到21世纪初的世界先进水平,掌握一批高技术、高附加值船舶及海洋工程装备的开发设计能力。

东北船舶制造业的产品发展方向是,以大型油轮、大型集装箱船、海上钻采平台、FPSO(浮式生产储油船)、大型滚装船、军船等高技术含量、高附加值的高端产品为重点,建设具有世界级规模的造船基地。东北船用设备的研发方向是,在消化吸收的基础上提高船舶配套设备的国产化率,实现我国船舶配套产业的跨越式发展。

产品研发重点:

船型开发重点包括:大型双舷侧散货船、大型集装箱船、大型油船和LNG船的船型优化、标准化与系列化,具体包括30万吨以上的大型油轮、10万吨以上的大型成品油轮、大型多功能化学品船、海洋钻井平台、浮式生产储油船、5万立方以上的全冷式LPG船和LNG船、10000箱以上的集装箱船、大型汽车滚装船、工程船、冷藏船和钻井船等。

船坞建设的重点: 30万~50万吨级船坞建设及配套设施,进行百万吨级船坞建设的前期准备。

船用设备开发的重点包括:中、高速柴油驱动装置;大马力船用柴油机曲轴;船用辅机(发电机组泵、锚机、舵机、污水消毒和净化装置等);航行自动化系统(微机控制中心、自动操舵仪、自动定位仪等);机舱自动化系统(遥控、监测报警装置、电站自动控制设备等)和装卸自动化系统。

4.相关技术需求。

高附加值船型设计和优化技术;大马力船用柴油机设计与制造技术;大马力船用柴油机曲轴设计与制造技术;高性能船用阀门设计与制造技术。

(六)飞机

1.东北飞机制造业的现状与产业发展任务。

我国航空市场将呈现长期稳定增长的态势,支线飞机、直升机市场潜力巨大。我国直升机起步于20世纪50年代后期,建立了初具规模的直升机工业体系,为直升机配套的成品、辅机厂所基本齐全,研制先进直升机的金属、非金属、复合材料和工艺制造手段和设备基本可以立足国内。80年代以来,我国先后研制了直8、直9、直11大、中、轻三个基本型号直升机及其改进改型系列直升机。这表明,我国能够研制生产多种型号、具备国际先进水平的直升机,具有开发研制第三代先进技术水平直升机的能力。哈航集团研制的直9系列直升机就是其中的典型代表。

我国支线飞机和直升机拥有量很少,与发达国家和部分发展中国家相比有很大差距。全世界拥有直升机4万多架,其中民用直升机2.3万余架,约占总量的56%。西方发达国家百万人口拥有民用直升机一般都在20架以上,美国拥有38架,加拿大高达56架,同为发展中的大国,巴西每百万人口拥有直升机3.4架,印度为0.1架。截至2003年年底,我国生产、销售和用户拥有的直升机数量还很少,直升机总的拥有量还不到300架,百万人口民用直升机拥有量还不到0.06架,而且为数不及百架的民用直升机中有96%属于进口产品,完全国产的直升机只是近年才开始进入国内民用市场。东北飞机制造业以哈尔滨航空工业(集团)有限公司(以下简称哈航集团)和沈阳飞机工业(集团)有限公司(以下简称沈飞集团)为核心企业。分别隶属于哈航集团和沈飞集团的东安集团、黎明集团是我国航空发动机领域的龙头企业。

哈航集团隶属于中国航空工业第二集团公司,由原哈尔滨飞机工业集团和哈尔滨东安发动机集团于2004年组建而成。哈航集团拥有航空、汽车、机电三大系列产品,是东北地区最大的航空制造企业,是我国直升机、轻型多用途飞机、新型支线客机、直升机减速传动系统、航空发动机的研发和制造基地。哈航集团曾经制造了我国第一架直升机、第一架轰炸机。哈航集团计划于“十一五”末期成为我国最大的直升机、通用飞机、直升机传动系统和小型航空发动机的研发与制造基地。

哈航集团航空产品包括ERJ145支线客机、运12轻型多用途系列飞机、直9系列直升机、H425系列民用直升机、HC120轻型直升机和多种型号的航空发动机、直升机传动系统及转包生产国外航空产品大部件系。运12飞机是我国唯一取得以英、美为代表的西方国家适航证的民用飞机,该系列飞机在技术含量、安全性、经济性和售后服务等方面是我国通用飞机中最优秀的机种,代表了目前我国通用飞机领域整机研制和生产方面的先进水平。运12飞机已经销售120余架,分布20多个国家,是我国第一个出口且出口量最大的机型。直9系列直升机是引进法国“海豚”直升机生产专利研制的多用途直升机,已形成军、民两大系列,代表20世纪80年代的国际先进水平,至今仍具有先进性,是我军装备的主力机种之一。H425是在直9型直升机基础上,吸纳全球航空技术精华,自主开发研制的迄今为止我国最先进的民用直升机。与法国欧直公司、新加坡科技宇航公司联合研制、生产的EC120直升机是军民通用、具有世界先进水平的轻型直升机,已交付用户1400多架,2004年8月在哈航集团建立总装生产线,由哈航集团组装的型号为HC120直升机,标志着我国直升机从小批量生产向工业化生产的飞跃。2003年12月,与巴西航空工业公司合作研制的ERJ145系列50座级新一代支线客机首飞成功。此外,还有为国产运7配套的涡浆5A1发动机、涡桨5E发动机,为直8、直9、直11直升机配套的传动系统等。

沈飞集团公司1951年正式创建,1957年厂名由国营112厂变更为国营松陵机械厂,1979年改称国营松陵机械公司,1986年更名为沈阳飞机制造公司。1994年经国家经贸委批准,在原沈阳飞机制造公司的基础上,裂变组建了沈飞工业集团,公司更名为沈阳飞机工业(集团)有限公司。沈飞集团是我国航空工业飞机设计和制造的主要基地之一,是我国军用歼击机的研发制造基地,50多年共生产数千架飞机。集团核心层由沈阳飞机工业(集团)有限公司和沈阳飞机研究所组成,主要产品包括航空类、汽车类、大中型机械类和金属结构类四大系列200余种。其中,航空类产品包括多种型号的歼击机、波音757、A320等飞机的零部件(飞机应急舱门、机翼梁间肋、滑轨肋和固定前缘)。最近与空中客车一级供应商欧洲直升机公司签订了生产空中客车A330和A340系列飞机前货舱门的合同。

沈飞集团公司自1951年创建以来,创造了我国航空史上的多项第一:先后试制成功了我国第一架喷气式歼击机——歼5飞机;第一架喷气教练机——歼教Ⅰ飞机;第一架超音速歼击机——歼6飞机;第一枚地对空导弹——红旗一号导弹;第一架双倍音速歼击机——歼7飞机;第一架自行设计研制的高空高速歼击机——歼8飞机;第一架超音速歼击教练机——歼教6飞机;第一架高、中、低空侦察机——歼侦6飞机;第一架全天候高空高速、具有良好机动性能的飞机——歼8Ⅱ型飞机;第一架空中受油机。50余年来,沈飞集团公司先后研制生产了20多种型号的数千架飞机,被誉为“我国歼击机的摇篮”。

沈阳飞机研究所成立于1961年,是新中国组建最早的飞机设计研究所,主要从事歼击机的总体设计与研究工作。建所30多年来,先后研制过十余种飞机型号。成功地自行设计了我国第一架亚音速喷气式歼击教练机和第一架高空高速歼击机——歼8飞机,随后又成功地设计和研制了歼8全天候及歼8Ⅱ等歼8系列飞机。歼8、歼8全天候型飞机曾荣获国家科技进步特等奖。歼8ⅡM型飞机是我国沈阳飞机工业(集团)有限公司设计制造的多用途、超音速、全天候战斗机。歼8ⅡM飞机设计指导思想是通过国际合作,采用先进技术,大幅度提高飞机的综合作战能力。歼8ⅡM型飞机配备有功能齐全、性能优异的ZHUK-8Ⅱ脉冲多普勒火控雷达,能对空中多个目标进行精确定位和跟踪,可制导中程拦射导弹实现单目标或双目标攻击。综合火控系统和集中管理、综合显示、双杆操纵技术,有效地提高了飞机的综合作战能力。

2.科技支撑的任务与重点产品。

东北飞机制造业科技支撑的任务是,在继续做好军用航空、民用航空预先研究和关键技术研究的同时,加强航空工业基础科研能力建设,加大对航空工业基础、共性技术投入力度,在吸收国外先进技术的基础上研制一批具有自主知识产权的新产品,提高直升机、支线飞机及飞机发动机等核心部件的设计制造能力。

科技支撑的重点产品:

(1)东北航空产品发展的重点是支线飞机和直升机。建立国内一流、国际先进的支线飞机、直升机和通用飞机科研生产基地,重点发展以运12飞机为主的通用飞机,推进直9直升机改进型和EC120直升机的产业化,形成年产200架飞机的生产能力。

(2)建设直升机传动系统和小型航空发动机研发、制造基地。

3.相关技术需求。

直升机传动系统设计和制造技术;航空发动机及附件设计和制造技术;卫星燃机设计和制造技术;飞机操纵、扶助操纵系统设计和制造技术。

(七)汽车及零部件

1.东北汽车及零部件制造业的现状与发展方向。

汽车工业具有技术、资金、人才、劳动和材料密集的特点,具有很强的产业关联度和波及效应。汽车工业的发展水平往往是一个国家工业化、现代化程度和人民生活水平高低的重要标志。东北是我国汽车工业的诞生地,东北汽车制造业一直居于国内先进水平。自1953年汽车工业起步以来,经过50多年的发展,我国已成为仅次于美国、日本和德国的世界第四大汽车生产国。我国汽车产业初步形成了“3+ 6”格局(“3”指一汽、上汽、东风;“6”指广州本田、奇瑞、华晨、南京菲亚特、重庆长安、吉利),上述9家企业汽车产量占全国总产量的90%。其中,一汽、上汽、东风和长安汽车2003年的产销量均超过40万辆。

东北汽车制造骨干企业——中国第一汽车集团公司、哈尔滨飞机工业集团汽车股份有限公司、金杯汽车股份有限公司等均拥有一批自主品牌产品。中国第一汽车集团公司始建于1953年。50多年来,第一汽车经历了建厂创业、产品换型和工厂改造、上轻型车和轿车三次大规模的发展阶段,产品生产由单一卡车向轻型车和轿车方面发展,累计产销中、重、轻、轿、客、微各类汽车600余万辆。目前,第一汽车集团公司具有重、中、轻、微及其主要总成的产品开发能力,具备轿车整车开发和项目管理能力,是目前国内自主研发能力最强的汽车企业。公司能够生产红旗、解放、捷达、奥迪系列200多种产品,生产能力已达50万辆,成为我国产量第一,能够生产重、中、轻、轿等综合性汽车生产基地。一汽产品结构以轿车为主,目前占国内30万元以上高档车市场2/3的份额。中重型卡车形成了由标准、自卸、牵引、特种底盘及各种整车构成的产品系列格局。解放卡车的品牌被评为我国载重车第一品牌。随着大吨位重型车的快速发展和大马力道依茨发动机逐步国产化,15吨以上的重型车产品成为一汽重型载货车的主导产品。

哈飞汽车股份有限公司是哈尔滨飞机工业(集团)有限责任公司控股的子公司,是我国汽车大型骨干生产企业和研发基地。公司主要从事哈飞系列汽车的开发、生产、销售及各类零配件的经营,目前的主要产品有轿车、微型客车、厢式货车、单排座及双排座微型货车共计五大系列70多个品种。主导产品包括与意大利联合设计开发的哈飞中意、路宝系列;引进日本三菱公司技术联合开发的哈飞赛马系列和哈飞自行设计开发的哈飞民意、哈飞锐意、哈飞百利、普通微型客车与货车系列三大类别。2003年,哈飞公司汽车总产量突破20万辆。东安集团公司是国内最大的汽车发动机生产企业。

沈阳金杯客车制造有限公司(2003年更名为沈阳华晨金杯汽车有限公司)是由华晨中国汽车控股有限公司与沈阳金杯汽车股份有限公司投资组建的合资企业。华晨金杯拥有两个整车品牌、三大整车产品。两个整车品牌即“中华”和“金杯”系列;三大整车产品包括拥有自主品牌的中华轿车、国内同类车型中市场占有率接近50%的金杯海狮轻型客车、引进丰田高端技术生产的金杯阁瑞斯多功能商务车。

沈阳金杯汽车工业有限公司主要从事汽车零部件的设计、加工、制造和销售。公司主要产品有:各种轻型车变速器、前后桥总成、钢板弹簧总成、扭杆弹簧总成、离合器总成、转向器总成、轻型车架总成、车轮总成、制动泵总成和燃油箱总成等共计29类130个品种。上述产品除为沈阳市汽车工业生产的SY6480金杯海狮轻型客车、SY1041金杯轻型卡车和金杯通用雪佛兰越野车配套外,还为国内其他整车生产企业配套,并提供售后市场服务,还有部分产品出口到国际市场。

汽车零部件工业是汽车工业的基础。整车工业的发展又带动汽车零部件工业的发展。我国汽车零部件行业是伴随着我国汽车工业的成长而发展起来的。目前,国内有汽车零部件企业1400多家,外商投资企业已近500家,国际著名的汽车零部件企业几乎都在内地建立了合资或独资企业,部分劳动密集型、原材料型零部件,如水箱、车轮等已批量出口。汽车零部件先于整车打入国际市场,在整个机电产品的出口中占有重要地位。随着我国汽车工业的发展,我国汽车零部件行业整体水平有了较大的提高,一批产品科技含量高、效益好、规模大的汽车零部件企业逐步成长起来。一些大汽车零部件厂商开始把航天、航空和电子等技术应用于汽车零部件和总成上,安全技术、电子技术、节能技术和环保技术已在汽车上得以应用。尤其是以电子信息技术为代表的新技术,不仅在汽车产品上得以广泛应用,而且还延伸到开发设计、试制、生产以及管理等各个方面,不仅仅应用于单个汽车零部件,而且已应用于系统总成。

总体来看,东北汽车及零部件制造业发展方向呈现出以下特点和趋势:

第一,汽车产品更新换代的周期不断缩短,汽车零部件企业在整车研发中承担越来越多的责任,并成为整车研发的一部分。为适应汽车和零部件同步开发和系统开发的要求,适应汽车产品应用电子、信息、网络等技术的要求,汽车零部件企业必须加大产品开发资金的投入,提高零部件自主创新的能力,使零部件的开发真正成为整车开发的一部分,实现与整车厂共同发展。

第二,节油、环保、经济是汽车产品发展的重要方向。汽车作为消耗品,家庭用车的经济性正成为用户选择的更重要标准。燃油是一笔长期开销。20世纪60年代的美国,习惯了大体积、大排量车的美国人都在能源紧缺的情况下接受小排量车和节油车,我国消费者同样具有这种消费偏好。造节油车、研发省油的技术将成为今后我国汽车企业的发展方向。汽车油耗与三个因素有关:发动机的热效率、车重、汽车造型。

第三,载货汽车向重型化方向发展。随着柴油价格的不断攀升和车辆养路费改为征收燃油税,以及对车辆超载的限制,载货汽车进一步向重型化发展。与客车重视环保和安全性相比,重型车将更加关注产品的经济性、耐久性和可靠性。低油耗、大吨位、大功率、适于专业化运输的高端重型载货车,成为当前和今后一个时期产品发展的主要方向。载重15吨以上的中高端重型载货车的市场需求较大,特别是载重20吨以上的重型载货车,将保持高速增长的态势。

第四,汽车工业与电子产业的融合趋势正在加强。世界各大汽车公司开始把主攻方向从实施精益生产、提高规模效益转向应用微电子技术和信息技术等高新技术,围绕安全、环保、节能等重点领域占领技术制高点,全面提升汽车工业的开发、生产、销售、服务和回收的能力。电子技术的广泛应用使汽车电子产品占整车价值的比例提高到30%以上。随着卫星自动定位系统、智能化自动操纵、车况最佳状态控制、自诊断控制等新技术的广泛应用,电子产品可能占整车成本的40%以上。产业融合已使汽车工业步入高新技术产业领域。

第五,以三大整车集团为代表的集团内部采购的传统模式正在改变,我国的整车合资厂商将开始在全国范围内寻找供应商。

今后一个时期,东北汽车产业发展的任务是轿车、大中型客车、中重型载货卡车和专用车并举,以汽柴油发动机和关键零部件及配套产品为依托,做大做强长春一汽、哈飞汽车、东安集团、沈阳金杯等企业,打造一批具有自主品牌、自主知识产权和自主研发能力的主导产品,形成特色鲜明、多系列、规模化的东北汽车制造体系。

2.东北汽车制造业与国外先进水平的差距。

东北汽车工业骨干企业已经建成了具有世界先进水平的大型自动化冲压生产线、加工自动线、产品检测线等,制造水平提高较快,国产机器人开始在汽车工业得到应用,在产品水平和生产方式等方面正在逐步脱离传统制造业和传统工业产品的范畴。东北汽车工业技术来源虽然仍处在技术引进为主的过程中,但已具备相当的技术开发能力和进一步发展的基础。从整体上看,我国汽车工业与发达国家的差距主要表现在以下四个方面:

第一,自主品牌劣势越来越严重,生存环境越来越艰难。目前,除载重车和少量轿车外,合资企业的品牌尤其是高端产品几乎都为外国品牌所垄断,我国缺少自主知识产权。在过去的20年中,由于政策支持力度不够,大多数企业缺乏自主品牌汽车的内在动力,合资企业中品牌、核心技术始终受外方控制。

第二,研发能力弱,中外企业之间在研发方面的差距远远大于制造差距。载货车和客车专用车研发,分别在高档和中高档产品的开发上与发达国家存在较大差距。轿车方面,虽然目前东北汽车企业能够进行某些轿车车身的开发设计,能够在原有平台的基础上做局部改进,但尚不具有成熟的、较高水平的整体轿车开发能力,缺乏具有自主知识产权的产品平台。东北汽车企业已经认识到提高产品开发能力,建立自主产品开发体系的重要性,但是,由于没有完整的自主开发能力,没有自己的品牌和知识产权,东北汽车生产企业在产品技术创新方面处于被动依赖跨国公司的状况没有根本改观,在产品开发与选择方面仍然缺乏主动权。东北汽车制造业自主研发力量和研发能力的成长还不难满足汽车工业发展的要求。

第三,在汽车零部件的技术开发方面,在中低附加值产品方面具有相当的开发能力,但在汽车关键零部件的技术开发方面与国际先进水平差距大,许多关键零部件仅仅是外国产品的仿制。东北汽车零部件厂家主要集中在吉林、辽宁,可生产正时齿轮、高压喷油器、尾气净化装置、液压制动泵、制动钳、独立悬架、轮毂、中央控制器、安全带、橡胶密封件、火花塞、蓄电池、电喷装置、液压挺杆等机械件,塑胶、电子件及某些关键机械件均需要进口。东北汽车工业在电子电器、发动机附件、底盘、转向及传动、车轮、车身等方面亟须提高技术含量。根据罗兰·贝格(Rolandberger)国际管理咨询公司2003年对进入我国市场的日本汽车厂商技术人员的调查,中日在汽车各个组成部分上均存在较大的技术差距,我国并非“研究基地”,最多不过是可以降低成本的“生产基地”。调查显示,与日本相比,我国在通用技术领域(车门装饰、门铰链、玻璃、保险杠等)上的差距为3~4年;标准技术领域(车轴、活塞、散热器、车身内装、制动器、稳定装置等)约为6年;高级技术领域(MT、手动方向盘、ABS、方向指示器、导航系统等)为8年左右;超高级技术(引擎控制器元件、AT、液压方向盘、气囊等)为10年以上。如果将此次参加调查的合资企业换成我国独资企业,技术差距还要加大2~3年;如果将调查涉及的通用车型改为高级车型,差距还要加大2~5年。(1)

第四,我国汽车工业的产品在电子化、信息化方面与发达国家汽车工业相比,存在着较大差距。电子部件在我国汽车产品上应用的程度仍然比较低。我国在汽车产品成本中,电装(电气+电子)产品所占比重为1%左右(根据车型有所不同),而发达国家为3%~5%。车用电子部件在汽车零部件总量中所占的比重为6%~8%,而发达国家为13%左右。

3.东北汽车制造业的技术需求与技术支持的重点。

东北汽车制造业的技术需求和技术支持的重点是,研制一批具有自主研发能力、自主品牌和自主知识产权的整车和发动机等关键零部件,改善汽车的环保、节能与安全性能,提高企业设计、生产、营销、管理的信息化水平,增强企业应对国内外市场的快速反应能力。技术支撑政策向零部件企业和模具设计制造企业倾斜,重点支持零部件企业进行大规模、专业化生产,促进整车企业和零部件企业同步开发新产品。

(1)整车。重点开发电动汽车(含燃料电池)、天然气汽车、混合动力汽车、智能汽车的研发和产业化。电动汽车具有低污染和可利用剩余电力等优点;天然气汽车同样具有大规模降低空气污染的优点。相关技术包括汽车尾气三元催化技术、汽车发动机排气再循环技术,压缩天然气汽车技术、混合动力汽车技术、汽车燃料电池(Fuel Cell)技术。载重汽车开发推广低耗能重型汽车,提高燃油经济性。一方面,改进发动机的空气动力设计并减轻车体重量(减轻车体重量就需开发质量轻、结实、安全、成本低的金属或化合物材料)。另一方面,积极研制发展燃料电池,要求燃料电池具有体积小、密度大、质量轻、输出效率高的特点。客车开发高档豪华旅游客车、低地板客车。

(2)汽车零部件。汽车零部件领域应加大扶持力度,提高汽车零部件产品开发、系统配套和模块化供货能力。零部件支持的重点集中在外形车身和发动机等关键部件方面。一是注意研究汽车新技术的应用和发展趋势,鼓励开发生产提高整车水平的零部件和代表汽车工业技术发展趋势的汽车关键零部件,如制动防抱死装置、安全气囊、电控燃油喷射装置等;二是鼓励零部件企业搞专业化、大批量生产,发挥规模效益;三是促进由生产单个零件向部件、总成发展,提高系统化配套、模块化供货能力;四是在提高现有车型配套水平和能力的基础上,跟踪国内外汽车发展趋势,开发生产其他车型的零部件,力争更多地进入国际采购体系。

(3)汽车模具。汽车模具方面鼓励采用先进设计技术和制造工艺,提高轿车整车模具和大型复杂精密模具制造技术,缩短设计、制造周期。汽车车身模具特别是大中型覆盖件模具,技术密集,体现当代模具技术水平,是汽车制造技术的重要组成部分。车身模具设计和制造约占汽车开发周期2/3的时间,成为汽车换型的主要制约因素。目前,世界上汽车的改型换代一般约需48个月,而美国仅需30个月,这主要得益于在模具业中应用了CAD/CAE/CAM技术和三维实体汽年覆盖件模具结构设计软件。另外,网络技术的广泛应用提供了可靠的信息载体、实现了异地设计和异地制造。虚拟制造等IT技术的应用,也将影响模具工业的发展。

(八)精密仪器仪表

1.我国仪器仪表的应用状况与产品发展趋势。

(1)仪器仪表的类别。仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。按照国民经济行业分类标准,仪器仪表大行业包括仪器仪表及计量器具等20多个专业分类类别,即工业自动化仪表、电工仪器仪表、光学仪器、计时仪器、导航制导仪器、分析仪器、试验机、实验室仪器、通用仪器仪表元器件、农林牧渔仪器仪表、地质地震仪器、气象海洋及水文天文仪器、核仪器、医疗仪器及设备、电子测量仪器、传递标准用计量仪器、衡器船用仪表、汽车用仪表及其他通用仪器仪表等。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。广义来说,仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能,例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表和电动调节仪表,以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。

按应用领域和自身技术特性大致划分为6个大类,即工业自动化仪表与控制系统、科学仪器、电子与电工测量仪器、医疗仪器、各类专用仪器、传感器与仪器仪表元器件及材料。工业自动化仪表与控制系统,主要指工业,特别是流程产业生产过程中应用的各类检测仪表、执行机构与自动控制系统装置。科学仪器主要指应用于科学研究、教学实验、计量测试、环境监测、质量和安全检查等各个方面的仪器仪表。电子与电工测量仪表,主要指低频、高频、超高频、微波等各个频段测试计量专用和仪器仪表。医疗仪器主要指用于生命科学研究和临床诊断治疗的仪器。各类专用仪器指农业、气象、水文、地质、海洋、核工业、航空、航天等各个领域应用的专用仪器。现代仪器仪表虽然作了大致分类,实际上各类仪器仪表存在着许多交叉,比如农业所用的大量仪器都是科学仪器。

按使用目的和用途来分,主要有量具量仪、汽车仪表、拖拉机仪表、船用仪表、航空仪表、导航仪器、驾驶仪器、无线电测试仪器、载波微波测试仪器、地质勘探测试仪器、建材测试仪器、地震测试仪器、大地测绘仪器、水文仪器、计时仪器、农业测试仪器、商业测试仪器、教学仪器、医疗仪器、环保仪器等。

属于机械工业产品的仪器仪表有工业自动化仪表、电工仪器仪表、光学仪器、分析仪器、实验室仪器与装置、材料试验机、气象海洋仪器、电影机械、照相机械、复印缩微机械、仪器仪表元器件、仪器仪表材料、仪器仪表工艺装备13类。它们通用性较强,批量较大,或为仪器仪表工业所必需的基础。

(2)应用状况。作为重要的技术装备,仪器仪表广泛用于国民经济的各个领域。在现代科学研究试验、精密测试系统、生产过程自动检测控制系统,以及各种管理自动化系统中,仪器仪表都是重要的技术工具。在工业生产中,仪器仪表起着把关者和指导者的作用。它从生产现场获取各种生产参数,运用科学规律和系统工程的做法,综合有效地利用各种先进技术,通过自控手段和装备,使每个生产环节得到优化,进而保证生产的规范化,提高产品质量,降低生产成本,满足需求。有许多重要工业,如石化、冶金、电力、电子、轻纺等工业,如果没有先进的仪器仪表发挥其检测、显示、控制功能,就无法正常连续生产。

经过几十年,特别是近十几年的建设与发展,我国仪器仪表行业已经初步形成产品门类品种比较齐全,具有一定生产规模和开发能力的产业体系,成为亚洲除日本以外第二大仪器仪表生产国。我国仪器仪表的可靠性和稳定性问题得到了很大提高,一批可靠性和稳定性较好的产品不断问世。但是,我国仪器仪表仍落后于国际先进水平,测量与控制的精度不高,可靠性和稳定性较差。制约国产仪器仪表的可靠性和稳定性的主要因素:一是基础技术的研究和开发能力薄弱;二是部分国产通用件和基础件质量不符合标准;三是企业对产品的质量管理和培训能力有待加强。

(3)产品发展方向。在工业过程检测方面,常规的温度、压力、流量与物位四大热工变量的检测已经有较成熟的技术基础和产品。新一代的检测仪表主要特点是数字化和智能化,它们是以微计算机为核心,可以自动调零、线性化、补偿环境因素变化,并配置图形显示仪表,直观地表达测量结果。在检测技术方面,超声、微波、激光等新技术正被大量采用,用以解决不同工业领域遇到的特殊测量问题和提高性能的要求。因此,检测仪表与执行器的当务之急,一方面要积极改进既有的测量方法,进一步完善创新和实现微机化与智能化;另一方面是采用新的测量原理,开发新的检测仪表,扩大自动检测的新领域。

仪器仪表产品的总体发展趋势可以概括为“六高一长”和“二十化”。传统仪器仪表将仍然朝着高性能、高精度、高灵敏、高稳定、高可靠、高环保和长寿命的“六高一长”的方向发展。新型仪器仪表与元器件将朝着小型化(微型化)、集成化、成套化、电子化、数字化、多功能化、智能化、网络化、计算机化、综合自动化、光机电一体化;在服务上专门化、简捷化、家庭化、个人化、无维护化以及组装生产自动化、无尘(或超净)化、专业化、规模化的“二十化”的方向发展。在这“二十化”中,占主导地位、起核心或关键作用的是微型化、智能化和网络化。为了进一步提高仪器仪表的各种性能,增强耐受各种苛刻使用环境的能力,提高可靠性和使用寿命,仪器仪表将不断利用新的工作原理和采用新材料及新的元器件。例如利用超声波微波、射线、红外线、核磁共振、超导、激光等原理,以及采用各种新型半导体敏感元件、集成电路、集成光路、光导纤维等元器件。其目的是实现仪器仪表的小型化、减轻重量、降低生产成本和便于使用与维修等。

另一个重要的趋势是,通过微型计算机的使用来提高仪器仪表的性能,提高仪器仪表本身自动化、智能化程度和数据处理能力。仪器仪表不仅供单项使用,而且可以通过标准接口和数据通道,与电子计算机结合起来,组成各种测试控制管理综合系统,满足更高的要求。

2.东北仪器仪表制造业的发展现状与方向。

受体制、机制、经济及科技综合水平、管理、人才等条件的制约,东北仪器仪表企业多、散、弱,研发能力薄弱,产品稳定性、可靠性有差距,市场出现高中档产品以三资和进口为主,中低档产品以中资企业为主的趋势。像哈量集团这样的行业骨干企业的研发能力、装备水平和规模亟待提高和扩大。

哈量集团根据国内工业发展的需要,先后开发了精密量仪类、数控刀具类、数控机床等产品,其中,光学、电动和汽动量仪等新产品添补了国内空白。这些新产品的开发为哈量集团产品向高、精、尖方向发展奠定了基础。哈量集团产品包括通用量具、标准刃具、精密量仪、数控刀具及数控机床五大类。其中,以齿轮量仪为代表的精密量仪及高档量刃具产品在未来具有较大的市场空间,综合体现在以下三方面:

(1)精密量仪。随着汽车工业的飞速发展,齿轮的需求量剧增。据成都工具所提供资料显示,2002年国内汽车产量为325万辆,2003年产量将达444万辆,比上年增长36.7%。2002年我国齿轮行业销售收入300亿元,2005年销售收入600亿元。按年销售收入10亿元的齿轮企业需配置齿轮测量中心及齿轮分选机5台计算,2005年齿轮测量中心及齿轮分选机的需求约300台,总额约为10亿元。由于齿轮测量中心、齿轮分选机等设备是齿轮检测的先进综合测量仪器,随着齿轮产量和质量的不断提高,将逐步替代传统的齿轮测量仪器。另外,民营及乡镇企业在齿轮生产的创业初期,没有配置专用的齿轮检测设备,随着资本的积累,民营及乡镇企业也在逐步地购置先进的齿轮测量中心等齿轮量仪,以满足企业自身竞争能力的提高。这也为齿轮量仪的需求市场增大了一定的空间。

目前,国内齿轮测量中心只有哈量独家生产,国外也仅有美国M&M,德国Klingelnberg等厂家能生产该类仪器,其价格昂贵,每台平均售价在300万~400万元人民币,中小型企业难以承受。当2001年哈量研制的齿轮测量中心问世后,从功能上、精度上完全可以替代同类进口产品,单台售价仅是进口产品的1/2,并迫使国外企业降价20%。哈量国内独家生产的CNC齿轮测量中心及齿轮分选机,按市场占有率30%计算将有100台左右的市场份额,市场前景非常广阔。

(2)高档量刃具。近年来,我国的装备制造技术正朝着高精度、高效率和高可靠性方向飞速发展,机、电、液一体化的数控机床、加工中心、柔性制造系统等新型技术装备的不断应用,新的量刃具材料和量刃具技术的不断发展,正在改变着旧的生产模式。量刃具是切削加工的基本生产、检测工具,量刃具的性能和质量将直接影响到切削加工设备生产效率的高低和加工质量的优劣,量刃具的制造水平在很大程度上决定了整个装备制造业的技术水平和经济效益。同时,数控机床、汽车、能源等行业的发展,对量刃具提出了更高的要求,既要求量刃具的高效率、高质量、高精度,又要求量刃具的高附加值、低成本,并逐步由劳动密集型向技术密集型的精密复杂方向发展。传统工艺将逐步被现代化的高效加工手段取代,产品的需求量也将迅速增加。为此,通过扩大精密复杂量刃具生产的规模,进一步提高量刃具的水平和质量是一项投资少、见效快、收益大的有效措施。

(3)数控加工刀具。在现代机械工业中,特别是航空航天、汽车、能源、机械以及军工等加工行业,数控机床已成为普遍使用且必不可少的重要加工装备,而数控加工刀具是数控机床最主要的基础配套件。据有关统计资料,目前全世界拥有机床总量1400万台,数控机床(CNC机床)约有90万台,而且近80%是需要使用刀具进行加工的金切CNC机床。我国是一个机床大国(拥有金属切削机床约300万台),对数控机床的开发应用虽然起步较晚,但数控机床的应用和生产正呈现迅速发展的格局。据不完全统计,我国对数控机床的需求量正维持较高的年增长速度,到2003年我国已拥有数控金属切削机床10.4万台,其中45%是进口CNC机床,仅加工中心机床每年需要进口1000台以上。目前,我国数控加工中心机床至少拥有4.5万台以上,其应用面几乎覆盖了各个机械加工领域。而我国数控工量具当前的开发和制造能力却远远不能适应数控机床应用和发展的现实需要。据测算,每一台数控机床年消耗数刀辅具4万~5万元,预计到2010年,我国年产切削性数控加工机床将会达到20万台左右,每年配套消耗的刀辅具费用估计将会达到80亿~100亿元。目前,国内现数控刀具年销售收入不足3亿元,数控刀具在我国有着广阔的市场发展前景。

3.东北仪器仪表制造业技术需求与技术支持的重点。

东北仪器仪表重点支持大型齿轮测量中心、齿轮分选机、视觉测量仪、数控并联加工中心、数控刀具及高档量刃具等高新技术产品,以及半导体(有机)照明关键技术、平板彩色液晶显示核心技术研发,全面推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化,鼓励自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变。同时,加快发展仪器仪表元器件产业,尽快开发出一批适销对路、市场效果好的元器件和产品,形成一批专业化协作配套企业。

(九)机器人

1.东北机器人制造业的现状。

机器人诞生到20世纪80年代初经历了一个长期缓慢的发展过程。90年代,随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展,机器人技术得到飞速发展。

机器人包括工业机器人和特种机器人。工业机器人作为现代制造业的主要自动化装备,是继动力机、计算机之后而出现的全面延伸人的体力和智力的新一代生产工具。机器人及其自动化成套装备的拥有量和水平是衡量一个国家制造业综合实力的重要标志之一。国外工业机器人技术已经趋于成熟,应用领域相当普及。工业机器人可以完成点焊、弧焊、喷漆、切割、搬运、装配等各种工作。工业机器人对提高生产工艺水平,提高产品质量稳定性,改善工人作业条件等方面具有不可替代的作用,在制造企业中正扮演越来越重要的角色。

近年来,机器人应用已经从制造领域向非制造领域发展。航空、航天、能源、交通、海洋、生物、医疗、农业、军事等行业都提出了自动化和机器人化的要求。这些行业与制造业相比,其主要特点是工作环境的非结构化和不确定性,因而对机器人的要求更高,需要机器人具有行走功能,对外感知能力以及局部的自主规划能力等,是机器人技术的一个重要发展方向。目前重点研究的特种机器人有仿人形机器人、水下机器人、医用机器人、服务机器人、网络机器人、军用机器人、农林与农副产品加工机器人,等等。

我国将工业机器人和水下机器人的研究和开发列入了“七五”国家科技攻关计划,由机械部等部门组织了点焊、弧焊、喷漆、搬运等型号的工业机器人的攻关,使我国工业机器人一起步就瞄准了实用化的方向。1986年国家把智能机器人列为高技术发展计划,研究目标是跟踪世界先进水平,工作内容主要是围绕特种机器人进行攻关。20世纪90年代,在国内市场经济发展的推动下,国家确定了特种机器人与工业机器人及其应用工程并重、以应用带动关键技术和基础研究的发展方针,实现了高技术发展与国民经济主战场的密切衔接,研制出有自主知识产权的工业机器人系列产品,并小批试产,完成了一批机器人应用工程,建立了9个机器人产业化基地和7个科研基地。其中,中科院沈阳自动化研究所的智能机器人工程中心、哈工大的机器人机构学网点实验室居国内领先地位。

经过十几年来的研制、生产、应用,东北已基本掌握了工业机器人的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件,开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。在基础元件方面,谐波减速器、机器人焊接电源、焊缝自动跟踪装置也取得了突破。从技术方面来说,东北机器人在世界机器人界已有一席之地,奠定了独立自主发展我国机器人事业的基础。

与此同时,造就了一支具有一定水平的技术队伍。其中,哈尔滨工业大学机器人研究所研制的可以搬运负载质量为120kg的6自由度关节式工业机器人——HT120点焊机器人已经在一汽集团红旗轿车焊装线中得到应用。HT120点焊机器人是以一汽红旗轿车焊装线为应用背景,面向负载120kg工业机器人通用产品对象。但是,东北工业机器人的应用仍处于起步阶段,仅在工业生产中得到了部分应用,没有达到能够进行工业化生产和广泛运用的程度。

我国工业机器人现在的总装机量约为1200台,其我国产机器人占有量约为1/3,即400多台。与世界机器人总装机台数75万台相比,我国总装机量仅占1.6‰。对我国这样一个大国来说,差距十分明显。装机数量少,说明我国的工业化程度与工业发达国家的差距大。我国工业机器人的市场主要在汽车、摩托车、电器、工程机械、石油化工等行业,企业对技术进步的需求更加强烈。我国对工业机器人的需求量和品种将逐年大幅度增加。

2.产品发展方向。

东北机器人制造企业需要加大研发投入力度,突破一批机器人共性技术,并朝着智能化和多样化方向发展。

工业机器人,重点发展点焊、弧焊、喷漆、切割机器人;

特种机器人,包括仿人机器人、水下机器人、医用机器人、军用机器人。

3.相关技术需求。

(1)工业机器人操作机结构的优化设计技术:探索新的高强度轻质材料,进一步提高负载/自重比,同时机构向着模块化、可重构方向发展。

(2)机器人控制技术:重点研究开放式、模块化控制系统,人机界面更加友好,语言、图形编程界面正在研制之中。机器人控制器的标准化和网络化,以及基于PC机网络式控制器已成为研究热点。编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外,离线编程的实用化将成为研究重点。

(3)多传感系统:多种传感器的使用是进一步提高机器人的智能和适应性的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法,特别是在非线性及非平稳、非正态分布的情形下的多传感器融合算法。

(4)机器人遥控及监控技术:通过网络建立大范围内的机器人遥控系统,建立预先显示进行遥控,实现多机器人和操作者之间的协调控制。

(5)微型和微小机器人技术:这是机器人研究的一个新的领域和重点发展方向。过去的研究在该领域几乎是空白,因此该领域研究的进展将会引起机器人技术的一场革命,并且对社会进步和人类活动的各个方面产生不可估量的影响,微小型机器人技术的研究主要集中在系统结构、运动方式、控制方法、传感技术、通信技术以及行走技术等方面。

(6)软机器人技术:主要用于医疗领域。传统机器人设计未考虑与人紧密共处,因此其结构材料多为金属或硬性材料,软机器人技术要求其结构、控制方式和所用传感系统在机器人意外地与环境或人碰撞时是安全的,机器人对人是友好的。

【注释】

(1)《汽车产业,日本会被我国超过吗?》,日经BP杂志2003年第7期。